毕业设计论文重型载货车车架结构设计含UG三维图.docx

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1、题目重型载货车车架结构设计学生姓名学号所在学院专业班级指导教师完成地点重型载货车车架结构设计摘要重型戴货车作为重要的运输车辆，以其载重量大、运输效能高、适用范围广而深受用户青睐。汽车车架作为重型载货车的基体，支排着发动机、离合器、变速器、转向器、驾驶室、和货箱等所有黄上质量的有关机件。并且使用条件十分恶劣受力状况非常复杂，承受着来自车内外的各种力和力矩。所以，对于重型裁货车来说，车架的设计必须考虑到其特殊的工作要求，确保其在各种恶略使用条件下保持安全性，这也需要设计人员在设计时对刚度、强度及可靠性的精度要求更高。本次设计是重型汽车车架结构设计，参考已有车型，即陕汽奥龙F3000,设计的内容包括

2、：车架结构的设计，即采用“前宽后窄”的边梁式：纵梁、横梁的相关尺寸确定：纵梁假面的设计；横梁的位置布置：纵梁与横梁的固定连接：车架材料的选择等，然后运用CAD/CAM软件进行车架结构二维图的绘制，再利用UG软件绘制三维模型图，最后利用ANSYS进行有限元分析，以完善设计。最后完成车架制造工艺的确定。关键词重型汽车车架结构设计Heavytruckframestructuredesignbstract:Heavy-dutytrucksasanimportanttransportvehic1es,itscarryingcapacity,high-performancetransportforawid

3、erangefavoredbytheusers.Automobi1eframeasabaseforheavydutytrucks,supportingthere1evantpartsoftheengine,c1utch,transmission,steering,cabandcargoboxanda11thesprungmass.Andtheuseofforcewasdeterioratingsituationisverj,comp1icated,towithstandavarietyofforcesandmomentsfrombothinsideandoutsidethecar.So,for

4、heavy-dutytrucks,theframemustbedesignedtotakeintoaccounttheirspecificjobrequirements,toensurethatitremainssafeandsecureundera11conditionsofuses1ight1yevi1,whicha1sorequiresthedesignerinthedesignofstiffnessprecisionhigherstrengthandre1iabi1ityrequirements.Thedesign,byreferencetotheexistingmode1s,name

5、1yShaanxiAutoOronF3000,Thisdesignisaheavy-dutyvehic1echassisdesign,thedesigninc1udes:aframestructuredesign,whichusesafterthenarrowwidthfrontsideofthebeam;re1evantdimensionsstringers,beamsdetenined;designstringersections;beams1ocationarrangement;fixedconnectionstringersandbeams.theuseofCAD/CAMsoftwar

6、efordrawingtwo-dimensiona1mapoftheframestructure,andthenusesoftwaretodrawathree-dimensiona1mode1diagramUGFina11y,usingANSYSfinitee1ementana1ysistowe11-designed.Fina11y,chooseframemateria1s;manufacturingprocesstodeteninetheframeandsoon.Keywords:heavyautomobi1eframeofautomobi1edesignofstructure目录1绪论1.

7、1 课题背景11.2 车架概述11.3 车架发展过程12设计方案及论证32.1参考车型32.2车架在实际环境下要面对的四种压力52.2.1负载弯曲51.1.1 2.2非水平扭动52.2.3 横向弯曲52.2.4 水平菱形扭动52.3车架设计的技术要求62.3.1足够的强度62.3.2车架的轻量化62.3.3制造工艺72.4车架结构的确定72. 4.2车架结构的选择103车架的设计112.1 车架结构形式的设计113. 1.1车架的宽度确定H3. 1.2车架纵梁形式的确定113.1. 3车架横梁形式的确定及设计123.2车架的受载分析153.2. 1静载荷153.2.2对称的垂直动载荷153.2

8、.3斜对称的动载荷153.2.4其他载荷153.3车架强度计算153.3.1弯曲强度计算时的基本假设153.3.2车架前支座反作用力173.3.3最大的弯矩173.3.4弯曲应力计算173.4车架材料的确定183.5纵梁截面特性的计算183. 5.2临界弯曲应力5c计算和校核194车架有限元分析213.1 有限元法213.1.1 有限元法的基本思想213.1.2 有限元解决的问题213.1.3 3有限元法的步骤224. 2有限元法的应用软件224. 3建模准备234.3.1单位制及材料性能234. 3.2模型简化234. 4建立模型245车架的制造工艺265. 1车架梁的制造工艺265. 1.

9、1纵梁265. 1.2横梁265. 2焊接工艺285. 2.1焊接工艺分析285. 2.2焊接方法和焊接参数的选择285. 2.3焊接工艺流程285.3涂装工艺28结束语30致谢31参考文献321绪论1.1 课题背景随着我国交通运输事业的迅猛发展，重型载重汽车在我国交通运输行业的使用口益普遍。重型载重汽车以其载重大，运输效能高，使用范围广而受到用户的喜爱。也正是因为如此，在重型载重汽车的设计中不能不考虑到用户的特殊使用要求，确保重型载重汽车在各种恶劣的使用条件之下保持可靠性及安全性。重型载重汽车的车架设计更要考虑到产品使用时的各种恶劣的状况，对其强度、刚度及可靠性方面设计精度要求更高。汽车车架

10、作为重型载重汽车的基体,支撑着发动机、离合器、变速器、转向器、驾驶室、和货箱等所有簧上质量的有关机件。并且使用条件十分恶劣受力状况非常复杂,承受着来自车内外的各种力和力矩。强度满足使用要求是车辆设计阶段的基本要求,尤其是车架的强度对于汽车的安全使用有很大的影响。因而车架应该有足够的刚度、强度和足够的可靠性与寿命。因此,深入了解车架的静态特性是车架结构设计、改进和轻量化的基础,也是保证整车性能的关键。除了车架的静态、动态设计计算，车架对整车性能的预测与实验仿真，车身结构的轻量化对汽车节能和环保具有重要意义。此外，车架及整车的成本预算也是相当重要的环节所在。1.2 车架概述汽车车架（frame）是

11、汽车装配的基础，俗称“大梁”。其上装有发动机，变速器，传动轴，车桥，车身等总成和部件。车价的功用是支承，连接汽车的各总成，使总成保持相对正确的位置，并承受汽车内外的各种载荷。车架通过悬架装置安装在车轮上。有的客车和轿车为了减小质量，取消了车架，制成了能够承受各种载荷的承载式车身，即无梁式车身。由于车架是整个汽车的基础，要承受汽车内外的各种载荷，因此，要求车架具有足够的强度，合适的刚度；要求它具有结构简单，重量轻等特点；同时，还应尽量地降低汽车的重心和获得较大的前轮转向角，以保证汽车行驶时的稳定性和转向灵活性。目前，汽车车架的结构形式主要有边梁式车架和中梁式车架（或称脊梁式车架）两种。1.3 车

12、架发展过程早期汽车所使用的车架，大多都是由笼状的钢骨梁柱所构成的，也就是在两支平行的主梁上，以类似阶梯的方式加上许多左右相连的副梁制造而成。车体建构在车架之上，至于车门、沙板、引擎盖、行李厢盖等锁件，则是另外再包覆于车体之外，因此车体与车架其实是属于两个独立的构造。这种设计的最大好处，在于轻量化与刚性得以同时兼顾，因此受到了不少跑车制造商的青睐，早期的法拉利与兰博基尼都是采用的这种设计。由于钢骨设计的车架必须通过许多接点来连结主梁和副梁，加之笼状构造也无法腾出较大的空间，因此除了制造上比较复杂、不利于大量生产之外，也不适合用在强调空间的四门房车上。随后单体结构的车架在车坛上成为主流，笼状的钢骨

13、车架也逐渐改由这种将车体与车架合二为一的单体车架所取代，这种单体车架一般以“底盘”称之。关于单体车架，简单的说就是将引擎室、车厢以及行李厢三个空间合而为一，这样的好处除了便于大量生产，模组化的运用也是其中主要的考虑。通过采取模组化生产的共用策略，车厂可以将同一具车架分别使用在数种不同的车款上，这样也可节省不少研发经费。除了有利于共用，车体车架也可以通过材料的不同来发挥轻量化的特性，例如本田NSX所使用的铝合金以及法拉利F50、EnZo所使用的碳纤维材料等。铝合金是80年代末期相当热门的一种工业材料,虽然重量比铁轻，但是强度却较差，因此如果要用铝合金制成单体车架，虽然在重量上比起铁制车架更占优势

14、，但是强度却无法达到和铁制车架同样的水准。除非增加更多的铝合金材料，利用更多的用量来弥补强度上的不足。不过这样一来，重量必然会相对增加，而原本出于轻量化考量而采用铝合金材料的动机，当然也就失去了意义。也正因为这个原因，铝合金车架在车坛上并未成为主流,少数高性能跑车或是使用了强度更高的碳纤维，或是用碳纤维结合蜂巢状夹层铝合金的复合材料取代了铝合金。但是要用碳纤维制成单体车架，在制作上相当复杂且费时，成本也相对更高，所以至今仍无法普及到一般市售车上，而仅有少数售价高昂的跑车使用O尽管铝合金车架鲜有车厂使用，不过用钢铁车架搭配铝合金银件的方式，近年来却受到不少车厂的重视，这样的结构不仅可以保留车架本

15、身的强度，同时也可以通过银件的铝合金化来取得轻量化效果，在研发成本上自然也不像碳纤维制的单体车架那样昂贵。欧美从90年代开始逐渐提高了撞击事故的安全防护标准，这也是凸现出车架刚性重要的另一原因。许多车厂为了在撞击事故发生时能够确保车内乘员的安全，惟有针对车架以及车体进行全面强化，这也使得除了车架以外的强度有所改善，包括银件厚度的改变以及各种辅助梁的增设也成为各厂惯用的手法。不过在这样的情况下，伴随而来的是车重相对增加，这也正是欧美日许多市售车的重量比起10年前、20年前增加不少的主要原因。关于刚性的确保，大多数车厂在新车的设计阶段，都是利用电脑计算出车架的刚性需求，并以此作为设计依据。有些车厂在用电脑完成设计雏形后，还会再由专业的试车人员进行实际测试。中国第一汽车集团凌源汽车制造有限公司汽车车架U型槽合数控冲孔生产线竞标成功。汽车车架U型槽合数控冲孔生产线是我公司继两年前成功设计制造了合肥江淮汽车厂汽车纵梁数控平板冲孔生产线的基础上，在汽车纵梁数控冲孔方面的又一标志性成果，填补了国内设计制造汽车车架U型槽合数控冲孔生产线的空白。汽车车架U型槽合数控冲孔生产线的设计制造成功，在汽车制造行业具有划时代的意义，标志着中国在汽车车架数控冲孔加工的生产设备方面达到了国际先进水平，降低了汽车制造行业购置汽车车